工程振動測試技術(天津大學建設的慕課)

工程振動測試技術課程是天津大學建設的慕課、國家精品課程、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程，於2018年08月20日在中國大學MOOC首次開課，授課教師為劉習軍、張素俠、馬志賽、劉鵬、崔福將。據2021年12月中國大學MOOC官網顯示，該課程已經開課7次。

該課程共十一章，包括振動的基本理論、工程振動測試系統概述、感測器的工作原理、振動測試儀器及設備、表面振動波的非接觸測試方法等內容。

基本介紹

• 中文名：工程振動測試技術
• 外文名：Engineering vibration theoty and testing techniques
• 授課教師：劉習軍、張素俠、馬志賽、劉鵬、崔福將
• 建設院校：天津大學
• 授課平台：中國大學MOOC
• 類 別：慕課、國家精品課程、國家精品線上開放課程、國家級一流本科課程
• 首開時間：2018年08月20日

課程建設

工程振動測試技術課程歷經多年的發展與沿革。

2007年11月27日，該課程被中華人民共和國教育部、中華人民共和國財政部認定為2007年度國家精品課程建設項目。

2013年，該課程被批准為中國國家資源共享課的工程振動與測試的實驗部分。

2020年11月24日，該課程被中華人民共和國教育部認定為首批國家級一流本科課程。

該課程由天津大學劉習軍教授、張素俠副教授、馬志賽講師、劉鵬講師及崔福將講師主講和輔導。

課程性質

課程背景

隨著生產技術的發展，動力結構有向大型化、高速化、複雜化和輕量化發展的趨勢。由此而帶來的振動問題更為突出，振動是許多專業技術的基礎，它在航空、航天、機械、船舶、車輛、建築和水利等工業技術部門中占有重要的地位。因此，掌握工程振動測試技術中的基本概念、原理、分析方法和測試技術，在解決工程實際問題中的振動問題是重要的。

課程定位

工程振動測試技術課程是工程力學專業的必修課，也是機械、土木、化機等專業的選修課，又是人工智慧、測控技術的基礎。通過該課程的學習，使學習者掌握振動測試技術的基本原理和方法，為解決工程實際問題提供重要手段。

適應專業

工程振動測試技術課程適合工程力學、機械、土木、化機等專業學習。

課程簡介

工程振動測試技術課程主要介紹的就是實驗方法，工程振動測試技術共有十一章，第一章至第三章介紹工程振動有測試技術關的基本概念和原理。第四章介紹振動測試儀器及設備、儀器選單選擇所要注意的問題。第五章介紹數位訊號分析的基本知識、數位訊號分析儀的工作原理。第六章至第七章介紹虛擬儀器概述、實驗模態分析。第八章介紹了傅立葉變換的特點及擴展、正交小波的快速算法及案例。第九章至第十一章介紹了振動基本參數的測試、實驗模態分析等實驗方法在工程中的套用等內容。

課程大綱

緒論 1緒論 第一章振動的基本理論 1.1振動系統的組成 1.2單自由度系統的振動 1.3多自由度系統的振動 1.4多自由度振動系統--案例 第一章測驗 第二章工程振動測試系統概述 2.1工程振動測試理論和任務 2.2工程振動測試系統概述 2.3工程振動測量中參量和儀器的選擇 2.4實驗振動測試系統（實驗設備）的展示 第二章測驗 第三章感測器的工作原理 3.1感測器的工作原理 3.2位移和加速度感測器 3.3相對式發電型感測器的機電變換原理 3.4相對式感測器參量型的機電變換原理 3.5相對式電渦流感測器的機電變換原理 3.6慣性式發電型感測器的機電變換原理 3.7壓電式加速度感測器的機電變換原理（視頻1、視頻2） 3.8壓電式加速度感測器--電壓放大器（視頻1、視頻2） 3.9壓電式加速度感測器--電荷放大器 3.10慣性式感測器的其它型機電變換原理（視頻1、視頻2） 3.11實驗振動感測器的安裝 第三章測驗 第四章振動測試儀器及設備 4.1微積分放大器（視頻1、視頻2） 4.2模擬濾波器（視頻1、視頻2） 4.3振動測試儀器的校準 4.4振動測試儀器的相對校準 4.5激振器和力錘 4.6振動台 4.7實驗振動感測器校準實驗 第四章測驗 第五章數位訊號分析（Ⅰ）-傅立葉分析 5.1數位訊號分析的基本知識（視頻1、視頻2） 5.2傅立葉變換 5.3有限離散函式的傅立葉變換 5.4快速傅立葉變換 5.5採樣定理與頻率混淆（視頻1、視頻2） 5.6泄漏與窗函式（視頻1、視頻2） 5.7採樣定理與窗函式----案例 5.8數位訊號分析儀的工作原理及簡介

5.9實驗車輛—橋樑耦合系統動態應變及衝擊係數測試實驗 第五章測試 第六章虛擬儀器實驗 6.1虛擬儀器概述 6.2虛擬儀器的編制 6.3實驗-1虛擬儀器的套用及編制1 6.4實驗-2虛擬儀器的套用及編制2 第六章測驗 第七章實驗模態分析簡介 7.1模態分析簡介 7.2傳遞函式和頻響函式 7.3模態參數識別（視頻1、視頻2） 7.4傳遞函式的物理意義 7.5模態分析中的幾種激振方法 7.6實驗模態分析過程及案例 7.7環境激勵法的實驗模態分析簡介 7.8實驗1車輛-橋樑耦合系統模態分析實驗 7.9實驗2編鐘的振動特性測試 第七章測驗 第八章數位訊號分析（Ⅱ）-小波分析 8.1傅立葉變換的特點及擴展 8.2連續小波變換 8.3小波變換的步驟及小波的選取 8.4連續小波變換--案例 8.5正交小波的快速算法及案例 8.6小波包變換 8.7小波包變換—案例 8.8小波變換的工程套用--案例 8.9實驗1高階振動基本參數測試實驗 8.10實驗2覆冰導線舞動實驗 第八章測驗 第九章基本振動參數常用的測量方法 9.1簡諧振動參數的測量 9.2機械系統固有頻率的測量 9.3衰減係數及阻尼比的測量 9.4振型曲線的測量 9.5質量和剛度的測量 9.6實驗龍洗綜合振動實驗及重力波實驗 第九章測驗 第十章表面振動波的非接觸測試方法 10.1三維非接觸式形貌測量方法簡介 10.2傅立葉變換莫爾法 10.3工程實例 第十一章課程總結 11.1測試技術中應注意的幾個問題 11.2實驗中應注意的幾個問題

（註：課程大綱排版從左到右列）

開課信息

開課次數	開課時間	授課教師	學時安排	參與人數
第1次開課	2018年08月20日~2018年12月06日	劉習軍、張素俠	1~3小時每周	3231
第2次開課	2019年02月14日~2019年06月18日	劉習軍、張素俠、劉鵬		2323
第3次開課	2019年09月02日~2019年12月03日			1608
第4次開課	2020年02月10日~2020年06月21日			2333
第5次開課	2020年08月18日~2021年01月12日			1077
第6次開課	2021年02月22日~2021年07月16日	劉習軍、張素俠、劉鵬、崔福將		1165
第7次開課	2021年09月09日~2022年01月20日	劉習軍、張素俠、馬志賽、劉鵬、崔福將		待定

（註：表格內容參考資料）

課程特色

該課程在講解過程中以由淺入深、通俗易懂為原則，以趣味性的生活實例為講授方法，結合工程實例講解，避免了繁瑣的數學推導，使此課程簡單易學。在教材方面採用了與之配套的網際網路+工程振動測試技術這一新形態教材。

教學目標

一、掌握工程振動測試技術的基本概念和原理，用於確定振動實驗的原則和分析方法。

二、了解該實驗技術與工程實際的重要關係，通過觀看教學實驗全程錄像，學習實驗測試方法，結合工程實例，能利用其基本原理按有關實驗要求，搭建組成振動測試系統，並在實驗中正確套用。

三、掌握振動測試設備操作方法、數字分析中的選單選擇所要注意的問題等技術問題。

四、會利用基本測試設備進行振動基本參數的測試，以解決在工程中的套用問題。

五、掌握利用實驗模態分析軟體對工程中的實際問題進行模態分析，解決工程中的簡單模態分析套用等問題。

六、了解反映現代分析方法和實驗數值計算處理技術的新發展，掌握新引進的科技成果中的新概念、新方法。

學習預備

預備知識

學習者學習該課程前，需要掌握高中物理知識，修讀理論力學、高等數學、線性代數等課程。

學習資料

書名	作者	出版時間	出版社
《工程振動測試技術》	劉習軍、張素俠	2016年	機械工業出版社
《振動理論及工程套用輔導與習題解答》
《振動理論及工程套用》	劉習軍、賈啟芬、張素俠	2017年
《工程振動理論與測試技術》	劉習軍、賈啟芬	2004年	高等教育出版社

教師簡介

劉習軍，天津大學教授，博士生導師。主要研究方向為動力學與控制、線性振動理論及套用、非線性振動理論及套用、工程振動測試技術、橋樑振動力學和橋樑損傷識別方法等。

張素俠，天津大學機械工程學院副教授，博士生導師。主要研究方向：流固耦合非線性動力學、海洋工程結構動力學。

馬志賽，天津大學力學系講師、碩士生導師、博士生副導師，主要從事航空航天結構動力學研究，包括：時變結構實驗模態分析、間隙非線性系統辨識、數據驅動複雜系統建模等。

劉鵬，博士研究生，太原理工大學機械與運載工程學院講師，研究方向：非線性動力學、動力學與控制。

崔福將，博士，太原理工大學航空航天學院講師，研究方向：非線性動力學、動力學與控制。